某電控硅油離合器風扇系統在重型汽車上的試驗分析

徐秀，趙萍，鄭立永

（1.陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200；2.北京瑞森同升科技有限責任公司，北京 100067）

某電控硅油離合器風扇系統在重型汽車上的試驗分析

徐秀1，趙萍1，鄭立永2

（1.陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200；2.北京瑞森同升科技有限責任公司，北京 100067）

風扇、風扇離合器作為冷卻系統的一部分，主要功能是隨著發動機冷卻液溫度的變化，風扇離合器自動調節風扇轉速。文章對某牽引車硅油風扇離合器調速特性進行了測試：將發動機轉速控制在一定值，應用硅油風扇離合器測試軟件手動輸入風扇命令轉速，測試風扇離合器的最高轉速，怠速轉速，無級調速轉速，并對數據曲線做了分析，綜合結果顯示此風扇、風扇離合器隨著冷卻液溫度變化的響應能力良好，適用于本牽引車，能保證良好的冷卻能力。

風扇離合器；牽引車；發動機冷卻

前言

目前重卡汽車上應用的風扇離合器結構主要有電磁風扇離合器、硅油風扇離合器兩種，硅油風扇離合器以硅油為介質，隨著發動機溫度高低的變化，硅油離合器分離、耦合，調節風扇以不同的轉速轉動，保證發動機在最適宜的溫度下工作；延長發動機的使用壽命；同時減少不必要的發動機功率損耗；降低發動機噪音。為了驗證所選用風扇離合器的性能是否達到最佳且是否能滿足冷卻系統要求，本次試驗重點測試了硅油風扇離合器的響應性能，以期在良好的發揮風扇離合器性能的前提下，滿足發動機的冷卻要求。

1 硅油風扇離合器系統理論知識

1.1 硅油風扇離合器的工作原理

硅油風扇離合器以硅油為介質，利用其高粘度特性傳遞扭矩。在發動機冷啟動或小負荷工作時，冷卻液溫度和經過散熱器氣流溫度較低，離合器內部的工作腔內沒有硅油，離合器分離，離合器主動盤隨著發動機曲軸的轉動空轉；當發動機負荷增加，冷卻液和通過散熱器的氣流溫度升高，硅油進入離合器工作腔，硅油十分粘稠，帶動殼體和風扇轉動。

1.2 硅油離合器控制原理

LDi控制器通過J1993CAN讀取冷卻液溫度，同時將控制信號通過離合器線束傳遞給離合器。從而控制工作腔內的硅油量，原理示意圖見圖1。

圖1 硅油離合器控制原理

2 調速特性試驗概述

2.1 主要參數

發動機：448Kw/2000rpm/min；排放標準：歐V

風扇皮帶輪傳動比：1.2:1

發電機：150A

硅油風扇離合器（見圖2）

直徑Φ762mm塑料風扇（見圖2）

LDi控制器（見圖2）

圖2 電控硅油離合器 、直徑762mm風扇、LDi控制器

2.2 風扇運轉的控制邏輯

2.2.1 風扇轉速百分比與溫度對應關系

表1 風扇轉速百分比與溫度對應關系

2.2.2 控制邏輯

溫度低于風扇變速條件下限時(如冷卻液溫度82℃)，對應的風扇轉速百分比為0%(怠速)，LDi控制器給離合器線圈發出的調節信號使離合器怠速運轉；

溫度達到風扇變速條件上限時(如冷卻液溫度94℃)，對應的風扇轉速百分比為100%(全速)，Di控制器給離合器線圈發出調節信號使離合器全速運轉；

2.3 概念定義

輸入轉速：硅油離合器主動盤轉速，等于發動機轉速與風扇傳動比的乘積。在本次試驗中，風扇傳動比為1.2:1，故當發動機轉速為1900rpm/min時，風扇輸入轉速為2280rpm/min；

風扇轉速：風扇運轉時，硅油離合器通過傳感器檢測到的實際風扇轉速；

命令轉速：LDi控制器自動根據發動機轉速風扇轉速百分比等參數進行邏輯計算后輸出的風扇目標轉速。手動模式下為手動輸入的目標轉速。

3 試驗測試

3.1 手動控制風扇在怠速/全速間兩種模式切換

在試驗過程中，將發動機轉速穩定在 1900rpm/min，通過離合器測試軟件手動發送命令轉速指令，將風扇轉速直接提高到最高轉速，然后將風扇轉速降低到怠速運行，重復試驗，試驗結果如圖3所示：

圖3 風扇離合器怠速/全速模式切換

圖中曲線表明：

a）輸入轉速在 2280rpm/min時，風扇的最高轉速為2190rpm/min，滑差率為4%。較低的滑差率可以提供更高的風扇轉速，提高極限負載下的冷卻能力。（注：滑差率：硅油風扇離合器在耦合狀態下，輸入轉速與風扇轉速之差成為耦合滑差，耦合滑差與輸入軸轉速之比的百分數，稱為滑差率）。

b）輸入轉速在 2280rpm/min時，風扇的最低怠速約為680rpm/min，低怠速一方面在散熱需求較低情況下所消耗功率低，保證節能。另一方面可以根據散熱需求快速提升風扇轉速，保證響應能力。

2.2 手動控制風扇轉速檢驗電控硅油風扇的無極變速特性

在試驗過程中，將發動機轉速穩定在 1900rpm/min，通過離合器測試軟件手動發送命令轉速指令，以50rpm為梯度，使風扇轉速從500rpm/min逐漸上升到2250rpm/min，然后再逐漸降到500rpm/min，試驗結果如圖4所示：

圖中曲線表明：

a）命令轉速從500rpm/min提高到2250rpm/min的過程中，風扇能在2秒鐘內將轉速迅速提高到命令轉速。在命令轉速逐漸提高的過程中，電控硅油風扇展示出了良好的無極變速特性；

b）當命令轉速從2250rpm/min降低到500rpm/min的過程中，風扇能在2秒內將轉速降低到命令轉速。可見在命令轉速逐漸降低的過程中，電控硅油風扇展示出了良好的無極變速特性。

圖4 風扇離合器無極變速

3.3 逐級提高和降低電控硅油風扇轉速

在試驗過程中，將發動機轉速穩定在 1900rpm/min，通過離合器測試軟件手動發送命令轉速指令，將風扇轉速從怠速逐級提高到最高轉速，然后將風扇轉速降低到怠速轉速運行，重復試驗，試驗結果如圖5所示：

圖5 風扇轉速逐漸提高和降低

圖中曲線表明：

當命令轉速以200rpm/min逐級上升和降低時，風扇轉速能快速提升或降低到目標轉速，并保持平穩運轉。

4 結論

通過本次調試試驗驗證

a）本電控硅油離合器風扇系統在此牽引車上能夠實現無級變速調節；

b）本電控硅油離合器風扇系統在此牽引車上提高和降低轉速時有很好的響應能力；

c）本電控硅油離合器風扇系統能夠保證發動機在適宜的溫度下工作。

三個試驗結論說明選用的電控硅油離合器系統在此牽引車的性能良好，能夠保證發動機在良好的溫度下工作。

[1] QC/T 747-2006,汽車發動機硅油風扇離合器技術文件.

[2] QC/T 33-2006,汽車發動機硅油風扇離合器試驗方法.

[3] 陳家瑞,馬天飛.汽車構造第五版（上冊）. 北京.人民交通出版社.

[4] 王望予.汽車設計第4版.北京.機械工業出版社.

Test and analysis of an electronic controlled silicone oil clutch fan system on heavy duty vehicles

Xu Xiu1, Zhao Ping1, Zheng Liyong2
( 1.Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi'an 710200; 2. Beijing Ruisen Tongsheng Technology Co. Ltd., Beijing 100067 )

The fan and fan clutch are part of the cooling system. The main function is that the fan clutch automatically adjusts the fan speed as the engine coolant temperature changes. This paper tests the speed regulation characteristics of a silicone oil fan clutch in a tractor: the engine speed is controlled at a certain value, the fan speed command is used to manually input the fan command speed, test the maximum speed of the fan clutch, idling speed, stepless speed , And the data curve was analyzed, the results show that the fan, fan clutch with the coolant temperature changes in response to good, suitable for the tractor, to ensure good cooling capacity.

fan clutch; tractor; engine cooling

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-217-03

U467 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-217-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.071

徐秀，女，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司，從事車輛產品設計。